JP6519135B2 - 発光装置及び発光装置用基板 - Google Patents
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Description
本開示は、発光装置及び発光装置用基板に関する。
従来、青色光を発光する発光素子と、青色光の一部を吸収することにより励起され、より長波長の光を発する蛍光物質とを用いて白色発光するように構成された発光装置が知られている。このような発光装置において、複数の発光素子を基板上に載置し、素子間をワイヤで結線し、その上を蛍光体入りの封止樹脂で被覆した発光装置が知られている（例えば特許文献１）。
しかしながら、従来の発光装置（特許文献１）によると、発光径が大きいため、例えば投光器などの狭角配光用途の照明等への適用が困難であった。発光径を小さくすると、発光素子の数が少なくなり、必要な光度および光束に満たないという問題があった。
本開示は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、発光径が小さく、光束の高い発光装置を提供することを特徴とする。
本開示の発光装置は、基板と、前記基板の表面に形成された導電部材と、前記導電部材に接続された第１発光素子および第２発光素子と、を備え、前記導電部材は、前記第１発光素子の一対の電極に対応した第１ランド及び第２ランドと、前記第２発光素子の一対の電極に対応した第３ランド及び第４ランドと、前記第２ランドと前記第３ランドとを連結する連結部と、を有し、前記第１ランドと前記第３ランド、前記第２ランドと前記第４ランドがそれぞれ隣接して配置されており、前記第１ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置し、前記第４ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置することを特徴とする発光装置である。
また、本開示の基板は、表面に複数の発光素子を接続するための導電部材を備えた発光装置用の基板であって、前記導電部材は、第１発光素子の一対の電極に対応した第１ランド及び第２ランドと、第２発光素子の一対の電極に対応した第３ランド及び第４ランドと、前記第２ランドと前記第３ランドとを連結する連結部と、を有し、前記第１ランドと前記第３ランド、前記第２ランドと前記第４ランドがそれぞれ隣接して配置されており、前記第１ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置し、前記第４ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置することを特徴とする基板である。
また、本開示の基板は、表面に複数の発光素子を接続するための導電部材を備えた発光装置用の基板であって、前記導電部材は、第１発光素子の一対の電極に対応した第１ランド及び第２ランドと、第２発光素子の一対の電極に対応した第３ランド及び第４ランドと、前記第２ランドと前記第３ランドとを連結する連結部と、を有し、前記第１ランドと前記第３ランド、前記第２ランドと前記第４ランドがそれぞれ隣接して配置されており、前記第１ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置し、前記第４ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも内側に位置することを特徴とする基板である。
本開示によれば、上記特徴を有することにより、発光径が小さく、光束の高い発光装置および発光装置用の基板を実現することができる。
以下、本開示の実施の形態について適宜図面を参照して説明する。ただし、以下に説明する発光装置は、本開示の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本開示を以下のものに限定しない。また、一の実施の形態、実施例において説明する内容は、他の実施の形態、実施例にも適用可能である。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。図中の「ｘ」方向を「横」方向、「ｙ」方向を「縦」方向、「ｚ」方向を「上下」方向または「高さ（厚さ）」方向ともよぶ。
各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張していることがある。図中の「ｘ」方向を「横」方向、「ｙ」方向を「縦」方向、「ｚ」方向を「上下」方向または「高さ（厚さ）」方向ともよぶ。
図１は、本実施形態の発光装置の一例を示す概略構造図であり、図２は説明を容易にするために、図１の発光装置から枠体１３０、封止部材１３２及び発光素子を非表示としたものである。
図１および図２に示すように、本実施形態の発光装置１００は、基板１０２と、基板１０２の表面に形成された導電部材１０４と、導電部材１０４に接続された第１発光素子１２０および第２発光素子１２２を備える。
図１および図２に示すように、本実施形態の発光装置１００は、基板１０２と、基板１０２の表面に形成された導電部材１０４と、導電部材１０４に接続された第１発光素子１２０および第２発光素子１２２を備える。
図３は、第１発光素子１２０と第２発光素子１２２の近傍を拡大した図である。
図３に示すように、導電部材１０４は、第１発光素子１２０の一対の電極に対応した第１ランド１１および第２ランド１２と、第２発光素子１２２の一対の電極に対応した第３ランド１３および第４ランド１４を有している。なお、図２において、第１発光素子１２０および第２発光素子１２２は、説明を容易にするためにその外縁のみを図示しており、発光素子を透過してランド形状が見えるように示している。
図３に示すように、導電部材１０４は、第１発光素子１２０の一対の電極に対応した第１ランド１１および第２ランド１２と、第２発光素子１２２の一対の電極に対応した第３ランド１３および第４ランド１４を有している。なお、図２において、第１発光素子１２０および第２発光素子１２２は、説明を容易にするためにその外縁のみを図示しており、発光素子を透過してランド形状が見えるように示している。
第１発光素子１２０と第２発光素子１２２を電気的に接続するために、導電部材１０４は、さらに第２ランド１２と第３ランド１３とを連結する連結部１５を有している。
また、第１ランド１１と第３ランド１３、第２ランド１２と第４ランド１４は、それぞれ隣接して配置されており、第１ランド１１と第４ランド１４、第２ランド１２と第３ランド１３は、連結部１５を挟んで対向するように配置されている。
また、第１ランド１１と第３ランド１３、第２ランド１２と第４ランド１４は、それぞれ隣接して配置されており、第１ランド１１と第４ランド１４、第２ランド１２と第３ランド１３は、連結部１５を挟んで対向するように配置されている。
図３に示すように、第１ランド１１、第２ランド１２、第３ランド１３および第４ランド１４のそれぞれの外縁は、ｘ方向およびｙ方向に延びる直線を有している。
また、連結部１５はその外縁に、ｘ方向およびｙ方向に対して斜めになるような辺Ｅおよび辺Ｆを有する。辺Ｅと辺Ｆとは互いに略平行とされており、一定の幅で第２ランド１２と第３ランド１３の角部を連結している。
また、連結部１５はその外縁に、ｘ方向およびｙ方向に対して斜めになるような辺Ｅおよび辺Ｆを有する。辺Ｅと辺Ｆとは互いに略平行とされており、一定の幅で第２ランド１２と第３ランド１３の角部を連結している。
さらに、第１ランド１１の外縁の全ては、第２ランド１２側に位置する辺Ａと、第３ランド１３側に位置する辺Ｂが交わる点Ｃよりも、内側に位置する。なお、本実施形態において、辺Ａおよび辺Ｂは直線である。別の観点から、第１ランド１１は、その外縁が複数の直線から形成されており、連結部１５に近接する部分の角が面取りされたような形状とされている。このように面取りされることでできる辺Ｄは、辺Ａおよび辺Ｂに対して斜めに形成されており、この辺Ｄは、辺Ｄに近接する連結部の辺Ｅおよび辺Ｆと略平行になるように配置されている。
同様に、第４ランド１４の外縁の全ては、第２ランド１２側に位置する辺と、第３ランド１３側に位置する辺が交わる点Ｉよりも、内側に位置する辺を有している。
発光径を小さくし、かつ、光束を高く維持するためには、所望の光束を得るために必要な数の発光素子を高密度実装する必要がある。また、高い光束を得るために、より多くの電流を流すことが可能な構造する必要がある。そのため、放熱性が高く、狭ピッチ実装が可能なフリップチップ実装とすることが好ましい。
本実施形態では、第１発光素子１２０の正負一対の電極と、第１ランド１１および第２ランド１２を、接合部材を介してフリップチップ実装することで電気的接続を取っている。ここで、第１発光素子１２０の一対の電極の平面形状は、第１ランド１１および第２ランド１２の平面形状と略一致していることが好ましい。図４は本実施形態に使用可能な発光素子を図示したものである。図４に示すように、発光素子の一対の電極形状は、ランドの形状と略同一形状とされている。これにより、半田等を用いて発光素子をリフロー実装する際に、セルフアライメント効果を用いてランドと電極の位置合わせが容易となる。位置合わせ精度を向上することができるため、高密度実装が可能となる。
一方、フリップチップ実装とすると、発光素子間の電気的接続にワイヤを用いないため、基板側の導電部材で発光素子間の電気的接続をとる必要がある。本実施形態では、図２および図３に示すように、第２ランド１２と第３ランド１３とを連結部１５で連結している。本実施形態では、第１ランド１１の外縁が、第２ランド１２側に位置する辺Ａと、第３ランド１３側に位置する辺Ｂが交わる点Ｃよりも、内側に位置するように辺Ｄを有しているため、連結部１５の幅を狭くすることなく、第１発光素子と第２発光素子のランドを狭ピッチで配置することができる。第４ランド１４についても同様である。
連結部１５の幅が狭くなると、高電流駆動をする際に溶断や配線の過剰発熱が生じるおそれがある。そのため、連結部１５は流したい電流値に応じた幅を確保する必要がある。連結部１５の厚み（ｚ方向の長さ）を増すことによって溶断が起こらないように対策をすることもできるが、めっき厚を厚くするよりも幅を広げるほうがより好ましい。また、基板内部に金属部材を埋め込むこともできるが、基板作成の工程が増え、構造も複雑になるため好ましくない。本実施形態では、基板１０２として平板状の絶縁部材を用いた単層基板を用いることができるため、基板のコストを抑えることができる。
例えば、発光径を小さくし、かつ光束を高くするため、隣接する発光素子の間隔は０．１μｍ〜０．３μｍであることが好ましい。また、隣接する第１ランドと第３ランドの間隔は４００μｍ以下とすることが好ましい。
また、溶断対策の観点から、例えば、連結部１５の幅は、搭載される発光素子の一辺の長さの１／５以上とすることが好ましい。
以下、本実施の形態に係る発光装置１００の好ましい形態について説明する。
（基板１０２）
基板１０２は、第１発光素子１２０、第２発光素子１２２を載置する台座となる部材である。コストを抑える観点から、絶縁部材からなる平板状であることが好ましいが、発光素子を載置する部分に凹部を有するものであってもよい。
基板１０２は、第１発光素子１２０、第２発光素子１２２を載置する台座となる部材である。コストを抑える観点から、絶縁部材からなる平板状であることが好ましいが、発光素子を載置する部分に凹部を有するものであってもよい。
基板１０２の材料としては、劣化の少ない材料である無機部材であることが好ましく、特にセラミックスが好ましい。セラミックスの材料としては、例えば、アルミナ、ムライト、フォルステライト、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）等が挙げられる。なかでも、放熱性を高めるという観点から窒化アルミニウムを用いることが好ましく、熱伝導率が１６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の部材を用いることが好ましい。
また、基板自体の反射率を高くしたい場合は、基板１０２は、アルミナ、イットリア、ジルコニア、チタニア、ダイヤモンド、酸化カルシウム、および硫酸バリウムなど無機材料の粒子が互いに一部分で一体化されることで多数の空隙を有する多孔質に形成されていてもよい。これにより、空気とこれらの材料間の屈折率差で反射率を向上させることができる。例えば、波長４５０ｎｍにおける反射率が８０％以上のものが好ましく、８５％以上のものがより好ましい。
また、セラミックスの他、本実施形態に適用可能な材料として、樹脂を材料とすることができる。このような樹脂材料としては、脂肪族ポリアミド樹脂、半芳香族ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリシクロヘキサンテレフタレート、液晶ポリマー、ポリカーボネート樹脂、シンジオタクチックポリスチレン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリアリレート樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリビスマレイミドトリアジン樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ変性樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂から形成されてもよい。
本実施形態では、基板１０２は平面視で長方形の外形を有する例を説明したが、これに限定されず、正方形や多角形であってもよい。一例として、外形を２４ｍｍ×１９ｍｍ、厚みを１ｍｍとする。
（導電部材１０４）
基板１０２の表面には、導電部材１０４が形成されている。導電部材１０４は、発光素子に電力を供給するための導電性部材である。
図２に示すように、導電部材１０４は、接合部材を介して発光素子の電極と直接接合される第１ランド１１、第２ランド１２、第３ランド１３、第４ランド１４と、連結部１５を有する。また、基板の端部に外部電源を印加するためのパッド部１１０を有している。このパッド部１１０にコネクタを接続して、コネクタを介して外部電源を供給してもよい。さらに、パッド部１１０と各ランドを繋ぐ配線部１１２を有している。
基板１０２の表面には、導電部材１０４が形成されている。導電部材１０４は、発光素子に電力を供給するための導電性部材である。
図２に示すように、導電部材１０４は、接合部材を介して発光素子の電極と直接接合される第１ランド１１、第２ランド１２、第３ランド１３、第４ランド１４と、連結部１５を有する。また、基板の端部に外部電源を印加するためのパッド部１１０を有している。このパッド部１１０にコネクタを接続して、コネクタを介して外部電源を供給してもよい。さらに、パッド部１１０と各ランドを繋ぐ配線部１１２を有している。
導電部材１０４は光吸収を生じるため、必要な大きさを確保しつつ、なるべく小さく形成されることが好ましい。そのため、配線部１１２のうち、電流容量が少なくてもよい部分については、その他の部分よりも幅狭に形成することが好ましい。具体的には、図２に示すように、配線部１１２が、幅広部１０６と、幅広部よりも幅の狭い幅狭部１０８とを有するように形成する。これにより、配線部での光吸収を抑制することができる。なお、幅広部１０６は、幅狭部１０８よりもパッド部１１０側に配置されている。
基板１０２としてセラミックスを用いる場合、導電部材１０４は金属層として形成される。例えば、基板１０２の表面に高融点金属からなるメタライズ層を形成して、コファイア法により全体を焼成することで形成してもよいし、焼結した基板１０２上に、各種ペーストを塗布したり、スパッタで金属膜を積層したりするポストファイア法により形成してもよい。また、金属層を基板の表面に形成した後、ドライフィルムレジストやエッチング等により、パターンを形成してもよい。
セラミックスに形成する導電部材の材料としては、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ａｕ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｐｔ、Ｓｎ等を主成分とする金属又は合金層を基板に配置することによって形成される。具体的には、蒸着、スパッタ、印刷法等により、さらに、その上にめっき等により形成することができる。劣化が少なく、接合部材との密着性の観点から、Ａｕを主成分とする金属を導電部材１０４の最表面に用いることが好ましい。
さらに、放熱性を高めるために熱伝導率の高いＣｕを他の金属よりも厚く形成してもよい。例えば、２５μｍ以上のＣｕを含有する層を形成することが好ましい。
また、基板１０２の材料として樹脂を用いる場合は、樹脂を半硬化したプリプレグに金属板を張り付けて熱硬化させ、その後フォトリソグラフィー法等を用いて金属板を所望の形状にパターニングすることで導電部材を形成することができる。この場合も、さらに表面をめっきしてもよい。
なお、導電部材を形成する際に、合わせて位置決め用のマークや、極性を示すマーク、温度測定用のパターンを同時に形成してもよい。本実施形態では図１に示すように、アノードマークＡＭ、温度測定用パターンＴＰ、位置決め用マーク１３４が形成されている。
（発光素子）
発光素子（第１発光素子１２０、第２発光素子１２２）は、基板１０２上に配置される。発光素子は、接合部材を介して基板１０２に接合されて導電部材１０４と電気的に接続される。発光素子としては、例えばＬＥＤ素子等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子は通常、透光性基板と、透光性基板の上に積層された半導体層と、半導体層に設けられた正負一対の電極とを含む。
発光素子（第１発光素子１２０、第２発光素子１２２）は、基板１０２上に配置される。発光素子は、接合部材を介して基板１０２に接合されて導電部材１０４と電気的に接続される。発光素子としては、例えばＬＥＤ素子等の半導体発光素子を用いることができる。発光素子は通常、透光性基板と、透光性基板の上に積層された半導体層と、半導体層に設けられた正負一対の電極とを含む。
正負一対の電極は、半導体積層体の同一面側（透光性基板が存在する場合にはその反対側の面）に形成されている。これにより、基板１０２の正負のランドと発光素子の正負の電極を対向させて接合するフリップチップ実装を行うことができる。本実施形態では、図４に示すように、発光素子１２０の同一面上に、略同一形状の正負一対の電極１４０を有している。この電極１４０の形状は、第１ランド１１および第２ランド１２の形状と略一致している。
発光素子の正負の電極は、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ等又はこれらの合金の単層膜又は積層膜によって形成することができる。具体的には、半導体層側からＴｉ／Ｒｈ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｒｈ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｗ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ、Ｔｉ／Ｒｈ等のように積層された積層膜が挙げられる。膜厚は、当該分野で用いられる膜の膜厚のいずれでもよい。
発光素子は、窒化物半導体積層体の正負電極の配置面側に、補強層が配置されていてもよい。ここでの補強層とは、窒化物半導体積層体に対して、その強度を補強し得る層であれば、絶縁体、半導体及び導電体のいずれの材料から形成されていてもよい。補強層は、全体として単層又は積層層、複数個所に配置される単層又は積層層等のいずれでもよい。また、補強層は、その一部が発光素子の機能に必須となる絶縁性及び導電性等を確保する層であってもよい。特に、発光素子を構成するために用いる膜の一部を厚膜化してもよい。具体的には、電極等として機能する導電性の層をメッキ、スパッタ法等の公知の方法で厚膜化してもよい。これらの間に配置される層間絶縁膜、表面保護膜等を厚膜化してもよい。これにより、適度な強度を確保しながら、付加的な層を配置せずに、発光装置の大型化を招くことを防止できる。
発光素子は、紫外光または可視光を出射するものであってよい。白色光を発生させる発光装置において用いる場合、発光素子は、発光波長が好ましくは４００ｎｍ以上５３０ｎｍ以下、より好ましくは４２０ｎｍ以上４９０ｎｍ以下である青色発光素子であることが好ましい。青色発光素子を、後述の波長変換部材としての黄色蛍光体と組み合わせて用いることにより、白色発光装置を得ることができる。青色発光素子としては、蛍光体を効率良く励起可能な窒化物半導体（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、０≦ｘ、０≦ｙ、ｘ＋ｙ≦１）系の発光素子が特に好ましい。１つの発光装置１００に実装される発光素子は、２個以上である。なお、発光素子の他に、保護素子等を備えていてもよい。保護素子はワイヤで接続してもよいし、フリップチップ実装してもよい。
（接合部材）
接合部材は、発光素子を基板１０２の導電部材１０４に固定する部材である。
この場合、通常、接合部材によって、発光素子の正負一対の電極が上述したランドと接合されている。このような接合部材は、当該分野で公知の材料のいずれをも用いることができ、導電性の接合部材が挙げられる。具体的には、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田（具体的には、ＡｇとＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＢｉとＳｎとを主成分とする合金等）、共晶合金（ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、ＡｕとＧｅとを主成分とする合金等）銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等が挙げられる。なかでも、半田を用いることにより、上述したランドの形状と相まって、高精度のセルフアライメント効果を発揮させることができる。よって、発光素子を適所に実装することが容易となり、量産性を向上させ、より小型の発光装置を製造することができる。
接合部材は、発光素子を基板１０２の導電部材１０４に固定する部材である。
この場合、通常、接合部材によって、発光素子の正負一対の電極が上述したランドと接合されている。このような接合部材は、当該分野で公知の材料のいずれをも用いることができ、導電性の接合部材が挙げられる。具体的には、例えば、錫-ビスマス系、錫-銅系、錫-銀系、金-錫系などの半田（具体的には、ＡｇとＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＣｕとＳｎとを主成分とする合金、ＢｉとＳｎとを主成分とする合金等）、共晶合金（ＡｕとＳｎとを主成分とする合金、ＡｕとＳｉとを主成分とする合金、ＡｕとＧｅとを主成分とする合金等）銀、金、パラジウムなどの導電性ペースト、バンプ、異方性導電材、低融点金属などのろう材等が挙げられる。なかでも、半田を用いることにより、上述したランドの形状と相まって、高精度のセルフアライメント効果を発揮させることができる。よって、発光素子を適所に実装することが容易となり、量産性を向上させ、より小型の発光装置を製造することができる。
（白色レジスト）
基板１０２が光を吸収、透過等する部材の場合、基板の表面を白色レジストで被覆することが好ましい。
図５は、図１に示す発光素子の実装された基板１０２の断面を示す図である。本実施形態では、導電部材１０４ａの側面を被覆するように、基板１０の表面に白色レジストが形成されている。このような白色レジストは、例えば、導電部材１０４ａが配された基板１０２の上に、導電部材１０４ａを覆うように白色レジスト層を形成した後、導電部材１０４ａの表面が露出するまで白色レジスト１４２を研磨する。これにより、白色レジスト１４２の上面と導電部材１０４の上面が一致し、導電部材と導電部材の隙間が白色レジスト１４２で埋められた基板を得ることができる。さらに、導電部材１０４ａの表面をめっきすることにより導電部材の上面を白色レジスト１４２の表面よりも高くすることができる。ランドの上面を白色レジスト１４２よりも高い位置とすることで、発光素子の実装が容易となる。このめっき層１０４ｂの厚みは、例えば０．２μｍ〜１０μｍ程度であってよく、好ましくは１μｍ〜５μｍである。
基板１０２が光を吸収、透過等する部材の場合、基板の表面を白色レジストで被覆することが好ましい。
図５は、図１に示す発光素子の実装された基板１０２の断面を示す図である。本実施形態では、導電部材１０４ａの側面を被覆するように、基板１０の表面に白色レジストが形成されている。このような白色レジストは、例えば、導電部材１０４ａが配された基板１０２の上に、導電部材１０４ａを覆うように白色レジスト層を形成した後、導電部材１０４ａの表面が露出するまで白色レジスト１４２を研磨する。これにより、白色レジスト１４２の上面と導電部材１０４の上面が一致し、導電部材と導電部材の隙間が白色レジスト１４２で埋められた基板を得ることができる。さらに、導電部材１０４ａの表面をめっきすることにより導電部材の上面を白色レジスト１４２の表面よりも高くすることができる。ランドの上面を白色レジスト１４２よりも高い位置とすることで、発光素子の実装が容易となる。このめっき層１０４ｂの厚みは、例えば０．２μｍ〜１０μｍ程度であってよく、好ましくは１μｍ〜５μｍである。
白色レジストの材料としては、例えば、ＴｉＯ２等の反射性粒子と有機物ないし無機物のバインダーとを混錬したものである。いわゆる白色レジストや白色インク、セラミックスインク等が該当する。
有機物のバインダーとしては、耐熱性・耐光性に優れたシリコーン樹脂を用いることが特に好ましい。これにより、基板表面で光を反射して、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。
有機物のバインダーとしては、耐熱性・耐光性に優れたシリコーン樹脂を用いることが特に好ましい。これにより、基板表面で光を反射して、光取り出し効率の高い発光装置とすることができる。
白色レジストに含有される反射性粒子は、発光素子からの光を吸収しにくく、かつ母体となる樹脂に対する屈折率差の大きい反射部材（例えばＴｉＯ２，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｒＯ２，Ｋ４Ｏ４Ｔｉ，Ａｌ（ＯＨ）３，ＭｇＯ等の無機材料）等の粉末を分散することで、効率よく光を反射させることができる。
白色レジストの厚みは、例えば２０μｍ〜６０μｍであり、好ましくは３０μｍ〜４０μｍである。なお、白色レジストは２層以上の積層により形成されていてもよい。
白色レジストは、例えば、以下のようにして基板上に形成することができる。まず、ＡｌＮ等の基板の表面にＴｉ、Ｎｉ等からなるシード層をスパッタで形成した後、レジストを貼りつけ、フォトリソで不要部分を被覆して所望の形状とする。その上に放熱性の高い材料からなる金属層（例えばＣｕ）を電解めっきで３０〜４０μｍ程度形成した後にレジストを剥離して不要部のシード層をエッチングし、これらの金属層を覆うように白色レジストを印刷する。
その後、白色レジストの表面を研磨して金属層を表面に露出させる。その後、無電解めっきにより、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕを形成する。これにより、ランドの上面を白色レジストよりも高くすることができる。このようにして形成した導電部（シード層、金属層、めっき層）が導電部材１０４とされる。
加熱により白色レジストからシロキサン等のアウトガスを生じる場合は、表面研磨の後でベーキングを行うことで、後の工程でアウトガスが発生しにくいようにすることが好ましい。
その後、白色レジストの表面を研磨して金属層を表面に露出させる。その後、無電解めっきにより、Ｎｉ／Ｐｄ／Ａｕを形成する。これにより、ランドの上面を白色レジストよりも高くすることができる。このようにして形成した導電部（シード層、金属層、めっき層）が導電部材１０４とされる。
加熱により白色レジストからシロキサン等のアウトガスを生じる場合は、表面研磨の後でベーキングを行うことで、後の工程でアウトガスが発生しにくいようにすることが好ましい。
（枠体）
枠体１３０は、図１に示すように、基板１０２上において複数の発光素子の周囲を囲うように枠状に形成される。この枠体に囲まれた領域に、後述する封止部材を充填することにより、発光素子を封止部材で被覆する。
枠体は光反射性を有することが好ましい。枠体は、例えば、絶縁性の樹脂に光反射部材を含有させたものを用いることが好ましい。また、ある程度の強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコーン樹脂などが挙げられる。保護素子等の非発光デバイスを基板に実装する場合には、光吸収の原因となるため、光反射性を有する枠体内に埋設することが好ましい。このような枠体は、ディスペンサで樹脂を吐出しながら描画する方法や、樹脂印刷法、トランスファー成形、圧縮成形などで形成することができる。
枠体１３０は、図１に示すように、基板１０２上において複数の発光素子の周囲を囲うように枠状に形成される。この枠体に囲まれた領域に、後述する封止部材を充填することにより、発光素子を封止部材で被覆する。
枠体は光反射性を有することが好ましい。枠体は、例えば、絶縁性の樹脂に光反射部材を含有させたものを用いることが好ましい。また、ある程度の強度を確保するために、例えば熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を用いることができる。より具体的には、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ＢＴレジンや、ＰＰＡやシリコーン樹脂などが挙げられる。保護素子等の非発光デバイスを基板に実装する場合には、光吸収の原因となるため、光反射性を有する枠体内に埋設することが好ましい。このような枠体は、ディスペンサで樹脂を吐出しながら描画する方法や、樹脂印刷法、トランスファー成形、圧縮成形などで形成することができる。
枠体の光反射率が、配線部の光反射率よりも高い場合、配線部を覆うように枠体を形成することが好ましい。
（封止部材１３２）
封止部材１３２は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能であり、かつ固化前は流動性を有する材料であることが好ましい。封止部材の光透過率は、好ましくは７０％以上である。光透過性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
封止部材１３２は、電気的絶縁性を有し、発光素子から出射される光を透過可能であり、かつ固化前は流動性を有する材料であることが好ましい。封止部材の光透過率は、好ましくは７０％以上である。光透過性樹脂としては、例えば、シリコーン樹脂、シリコーン変性樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂、ＴＰＸ樹脂、ポリノルボルネン樹脂、またはこれらの樹脂を１種以上含むハイブリッド樹脂等が挙げられる。中でも、シリコーン樹脂は、耐熱性や耐光性に優れ、固化後の体積収縮が少ないので好ましい。
（波長変換部材）
封止部材１３２は、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する波長変換部材を含んでもよい。
代表的な波長変換部材としては蛍光体や量子ドットが挙げられる。
封止部材１３２は、発光素子が発する光の少なくとも一部により励起されて発光素子の発光波長とは異なる波長の光を発する波長変換部材を含んでもよい。
代表的な波長変換部材としては蛍光体や量子ドットが挙げられる。
（蛍光体）
波長変換部材として用いられる蛍光体は、１種類の蛍光体を用いてもよいし、２種類以上の蛍光体を用いてもよい。ＬＥＤ用の蛍光体として公知の蛍光体のいずれを用いてもよい。例えば、粒径及び発光色の異なる第１の蛍光体及び第２の蛍光体の２種類の蛍光体を用いてもよい。このように、発光色の異なる蛍光体を複数種類用いることで、色再現性や演色性を向上させることができる。
波長変換部材として用いられる蛍光体は、１種類の蛍光体を用いてもよいし、２種類以上の蛍光体を用いてもよい。ＬＥＤ用の蛍光体として公知の蛍光体のいずれを用いてもよい。例えば、粒径及び発光色の異なる第１の蛍光体及び第２の蛍光体の２種類の蛍光体を用いてもよい。このように、発光色の異なる蛍光体を複数種類用いることで、色再現性や演色性を向上させることができる。
蛍光体としては、例えば黄色〜緑色蛍光体としては、例えば、イットリウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＹＡＧ系蛍光体）およびルテチウム・アルミニウム・ガーネット系蛍光体（ＬＡＧ系蛍光体）を用いることができる。緑色蛍光体としては、例えばクロロシリケート蛍光体およびβサイアロン蛍光体を用いることができる。赤色蛍光体としては、例えば（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のＳＣＡＳＮ系蛍光体、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ等のＣＡＳＮ系蛍光体、ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ蛍光体、およびＫ２ＳｉＦ６：Ｍｎ等のＫＳＦ系蛍光体等を用いることができるが、これに限られない。
蛍光体の粒径としては特に限定されないが、２μｍ〜５０μｍ程度が好ましく、さらに好ましくは５μｍ〜２０μｍである。なお、蛍光体の粒径が大きいほど発光装置の光取り出し効率は高くなる傾向があるが、色むらは大きくなる傾向にある。
封止部材１３２は、上述の波長変換部材に加えて、フィラー、拡散材等の添加剤を更に含んでよい。例えば、拡散材としては、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等を用いてもよい。
本発明の発光装置は、液晶ディスプレイのバックライト光源、各種照明器具、大型ディスプレイ、広告、行き先案内等の各種表示装置、さらには、デジタルビデオカメラ、ファクシミリ、コピー機、スキャナ等における画像読取装置、プロジェクタ装置などに利用することができる。
１００ 発光装置
１０２ 基板
１０４、１０４ａ 導電部材
１０４ｂ めっき層
１１ 第１ランド
１２ 第２ランド
１３ 第３ランド
１４ 第４ランド
１５ 連結部
１０６ 幅広部
１０８ 幅狭部
１１０ パッド部
１１２ 配線部
１２０ 第１発光素子
１２２ 第２発光素子
１３０ 枠体
１３２ 封止部材
１３４ 位置決め用マーク
１４０ 電極
１４２ 白色レジスト
ＡＭ アノードマーク
ＴＰ 温度測定用パターン
１０２ 基板
１０４、１０４ａ 導電部材
１０４ｂ めっき層
１１ 第１ランド
１２ 第２ランド
１３ 第３ランド
１４ 第４ランド
１５ 連結部
１０６ 幅広部
１０８ 幅狭部
１１０ パッド部
１１２ 配線部
１２０ 第１発光素子
１２２ 第２発光素子
１３０ 枠体
１３２ 封止部材
１３４ 位置決め用マーク
１４０ 電極
１４２ 白色レジスト
ＡＭ アノードマーク
ＴＰ 温度測定用パターン
Claims (8)
- 基板と、
前記基板の表面に形成された導電部材と、
前記導電部材に接続された第１発光素子および第２発光素子と、を備え、
前記導電部材は、前記第１発光素子の一対の電極に対応した第１ランド及び第２ランドと、前記第２発光素子の一対の電極に対応した第３ランド及び第４ランドと、前記第２ランドと前記第３ランドとを連結する連結部と、を有し、
前記第１ランドと前記第３ランド、前記第２ランドと前記第４ランドがそれぞれ隣接して配置されており、
前記第１ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも前記連結部から離れる側に位置し、
前記第４ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも前記連結部から離れる側に位置し、
前記第１ランドまたは前記第４ランドの外縁のうち、前記連結部側に位置する外縁は、前記連結部の外縁と略平行な辺を有し、
前記第１ランドと前記第３ランドとの最短距離は、前記第１ランドと前記第２ランドとの最短距離よりも大きく、かつ前記第１ランドと前記第２ランドとの最短距離は、前記第１ランドの前記連結部側に位置する外縁と前記連結部との最短距離よりも大きいことを特徴とする発光装置。 - 前記第１発光素子の一対の電極の平面形状は、前記第１ランドおよび前記第２ランドの平面形状と略一致している請求項１に記載の発光装置。
- 隣接する前記第１ランドと前記第３ランドの間隔は４００μｍ以下である請求項１又は２に記載の発光装置。
- 前記連結部の幅は、前記第１発光素子および前記第２発光素子の一辺の長さの１／５以上である請求項１から３のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記第１発光素子および前記第２発光素子が載置された領域を取り囲むように、光反射性の枠体が形成されており、前記枠体の内部に封止部材が充填されてなる請求項１から４のいずれか１項に記載の発光装置。
- 前記導電部材はさらに、パッド部と、前記パッド部と前記第１ランドまたは前記第２ランドとを繋ぐ配線部とを有し、
前記枠体は、前記配線部を覆うように形成されている請求項５に記載の発光装置。 - 前記配線部は、幅狭部と幅広部とを有し、前記幅広部は、前記幅狭部よりも前記パッド部側に配置されている請求項６に記載の発光装置。
- 表面に複数の発光素子を接続するための導電部材を備えた発光装置用の基板であって、
前記導電部材は、
第１発光素子の一対の電極に対応した第１ランド及び第２ランドと、
第２発光素子の一対の電極に対応した第３ランド及び第４ランドと、
前記第２ランドと前記第３ランドとを連結する連結部と、を有し、
前記第１ランドと前記第３ランド、前記第２ランドと前記第４ランドがそれぞれ隣接して配置されており、
前記第１ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも前記連結部から離れる側に位置し、
前記第４ランドの外縁は、前記第２ランド側に位置する辺と、前記第３ランド側に位置する辺が交わる点よりも前記連結部から離れる側に位置し、
前記第１ランドまたは前記第４ランドの外縁のうち、前記連結部側に位置する外縁は、前記連結部の外縁と略平行な辺を有し、
前記第１ランドと前記第３ランドとの最短距離は、前記第１ランドと前記第２ランドとの最短距離よりも大きく、かつ前記第１ランドと前記第２ランドとの最短距離は、前記第１ランドの前記連結部側に位置する外縁と前記連結部との最短距離よりも大きいことを特徴とする基板。
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- 2015-09-24 US US14/863,636 patent/US9484512B2/en active Active
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